Question Number 112624 by Aina Samuel Temidayo last updated on 09/Sep/20
$$\mathrm{Minimum}\:\mathrm{value}\:\mathrm{of}\:\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\mathrm{3}\:\mathrm{is} \\ $$
Answered by MJS_new last updated on 09/Sep/20
$${x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\mathrm{4} \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}={t}\geqslant\mathrm{1} \\ $$$${t}+\frac{\mathrm{1}}{{t}}−\mathrm{4} \\ $$$$\frac{{d}}{{dt}}\left[{t}+\frac{\mathrm{1}}{{t}}−\mathrm{4}\right]=\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{{t}^{\mathrm{2}} }=\mathrm{0}\:\Rightarrow\:{t}=\mathrm{1}\:\Rightarrow\:{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{1}\:\Rightarrow\:{x}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{answer}\:\mathrm{is}\:−\mathrm{2} \\ $$
Answered by ajfour last updated on 09/Sep/20
$$\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)+\frac{\mathrm{1}}{\left({x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}\right)}\:\geqslant\:\mathrm{2} \\ $$$$\Rightarrow\:\:{min}\left({x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\mathrm{3}\right)+\mathrm{4}\:=\:\mathrm{2} \\ $$$$\Rightarrow\:{min}\left({x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\mathrm{3}\right)\:=\:−\mathrm{2} \\ $$
Commented by Aina Samuel Temidayo last updated on 09/Sep/20
$$\mathrm{Thanks}. \\ $$
Answered by 1549442205PVT last updated on 09/Sep/20
$$\mathrm{P}=\:\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\mathrm{3}\:=\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\mathrm{4} \\ $$$$=\left(\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}\geqslant−\mathrm{2} \\ $$$$\mathrm{The}\:\mathrm{equality}\:\mathrm{ocurrs}\:\mathrm{if}\:\mathrm{and}\:\mathrm{only}\:\mathrm{if} \\ $$$$\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}}}\Leftrightarrow\mathrm{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{1}=\mathrm{1}\Leftrightarrow\mathrm{x}=\mathrm{0} \\ $$$$\mathrm{Therefore},\mathrm{P}_{\mathrm{min}} =−\mathrm{2}\:\:\mathrm{when}\:\mathrm{x}=\mathrm{0} \\ $$